軌道交通牽引供電系統安全運維技術研究

李楠

摘 要 城市軌道交通作為一種新型的交通方式，一經出現就占據了一定的市場份額，推動著我國社會的穩步進步，同時也為我國交通運輸行業的發展打下了堅實的基礎。本文主要分析城市軌道交通牽引供電系統工作體系中存在的問題，并且結合實際發展過程中的功能需求，融入新型的現代化科學技術，希望能夠對完善城市軌道交通牽引智能供電體系有所裨益，以保障供電系統的穩定運營，提高安全性能，為日后牽引供電安全智能運維提供保障。

關鍵詞 智能牽引 供電系統 運行維護體系 安全性技術

中圖分類號：TM922 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）04-0013-03

1 城市軌道交通供電系統安全的重要性

對于城市軌道交通的發展來說，其牽引供電系統的重要性不言而喻，它能夠保障城市軌道交通的正常穩定運營，如果供電系統出現故障無法穩定地供電或者是停止供電，會導致城市軌道交通沒有相應的動力，無法按照指定的運營計劃到達指定位置，輕則會耽誤我國公民日常出行，重則有可能造成交通的癱瘓或交通閉塞，甚至有可能造成安全事故的發生[1]。這一類問題一經出現必定會導致我國公民的生命財產受到嚴重的威脅，因此在進行城市軌道交通發展的時候，必須高度重視牽引供電系統的建設與運營，以及安全體系的構建。

近些年來，牽引供電系統已經逐步趨于成熟，取得了許多舉世矚目的成就，但由于科學技術發展的影響，城市軌道交通供電系統智能化水平相對落后，無法滿足時代發展的需求，因此在進行運行維護的時候，一定要將現代化的技術融入城市軌道交通供電系統之中，保證其安全性和科學性，例如大數據技術、物聯網技術、數據分析處理技術等等，這些技術都能夠提高供電系統的智能化和信息化水平，為整個城市軌道交通的穩定運營打下堅實的基礎。

2 供電系統工作存在的問題

牽引供電系統從功能上來說大致可分為變電設施、接觸網設施和調度設施。不同的供電設備有著不同的功能性要求，其中變電設備的主要任務就是保證電路電壓的穩定，主要設置在車站的變電所和主要變電所之中。接觸網設備主要設置在整個城市軌道交通的覆蓋區間之中，沿著線路進行設施。調度設施則設置在控制中心或者是數據中心之中，有時變電所內也需要設置調度設備，能夠根據實際工作情況和環境不同，對整個軌道交通工作狀態進行調配。

2.1 監控信息不全面

城市軌道交通供電系統在工作的過程中沒有設置完善的實時監測系統，就目前的工作狀態來看，仍然是以傳統的監測監控體系為主，利用CCTV系統進行宏觀的把控。能為調度設備提供相應的信息，但是無論是監控的范圍還是信息的覆蓋性，都不是十分全面，一旦整個軌道交通系統出現故障，根本無法第一時間就監控體系得到的數據和內容展開分析，問題無法確定，自然也無法做出正確的應對措施。

除此以外還存在著信息上傳不全面等問題，上傳信息的最根本性目的就是為了調度中心能夠給予相應的操作指令，切換工作設備的狀態，但是由于詳細的信息沒有及時地上傳，或者說信息被簡化成為概括性的信息，工作人員很難根據反饋來的信息對故障進行定位和所在區域的確定，從而使工作壓力較大，工作效率較低[2]。

還有就是變電所內部CCTV的視頻信息采集取決于攝像機的數量和位置，但是攝像機僅僅是為了實現監控的作用，很少兼顧設備的工作狀態和運行狀態，一旦出現問題，很有可能攝像機都沒有采集到具體的信息或者是信息采集十分模糊，根本沒有利用價值。

2.2 設備狀態在線監控信息缺失

供電系統的重要性，上文已經交代清楚，不再過多的贅述，所以牽引供電系統的每一個供電設施都需要進行信息采集，確保在線監測。但是目前牽引供電系統的在線監測信息采集并不是十分全面，無論是設備內部熱狀態還是電壓電纜的在線檢測，局部放電子在線監測都沒有落實到位，電路斷路絕緣跳閘等等問題都無法第一時間反饋給調配設施，為后續的安全管理工作增添了困難。

2.3 聯動功能缺失

牽引供電系統雖然大體能夠通過多個監控子系統和維修管理系統實現既有系統的運營，基本上不用考慮運維工作的聯動需求，但是地鐵門禁系統需要實現出入口的門洞控制、溫度控制、火災探險控制、變頻設備控制、CCTV電視視頻控制等工作，上述這部分工作是目前整個供電系統較為缺少的部分，因為前期沒有考慮整體運營維護的需求，所以必須要將所有的信息整合完善，在特定的場景下進行聯動，才能夠保障整個軌道交通工作的正常開展。

2.4 自動巡檢手段缺失

目前大部分的城市軌道交通供電系統采取的巡檢方法，都是通過人力資源進行巡查檢查。配置齊全的檢查隊伍，分班組分小組進行定期巡查和不定期抽查。雖然這樣的工作體系已經較為成熟和完善，是目前主流巡檢機制，但是總體上來看，人力資源浪費較為嚴重，而且每一次巡檢都需要花費大量的時間，由于人員不足或者是覆蓋的區間較長，工作的間隔也較長[3]。很有可能在時間間隔中出現供電系統安全隱患，導致整個牽引供電設施運轉不正常，或者是工作人員自身專業水平有限，沒有及時地發現安全問題，最終釀成苦果。

2.5 設備檢測監測手段匱乏

供電系統在工作的過程中，各個供電設備緊密配合為牽引系統提供充足的能源，但是由于牽引供電系統較為復雜，其中各個機械設備和電子元件配合十分緊密，需要大量的工作人員對其進行巡檢和保修。再加之工作人員較少，導致巡檢的周期較長，工作壓力較大，目前接觸網設備的監測內容主要是通過電車上的燃弧進行監測。供電監測體系只能在發現問題之后通知調度中心，派遣專門的運行維護人員進行檢查和檢修，工作效率較低，而且許多線路是多條城市交通軌道共同使用，巡檢的周期必然會進一步地加長，這就導致很多零部件在出現損壞之后無法第一時間得到更換。

2.6 供電系統維修類數據定義缺失

供電系統在維修的過程中，需要依托于綜合監控系統給予的信息支持進行維修工作，工作人員往往會將調度系統中的監控數據調出，例如運營狀況保護動作系統開合時間等等。但是這些詳細的數據往往較多，所以工作人員一般會對數據進行簡化匯總處理，雖然簡化匯總的數據在上傳到控制中心時，質量相對能夠得到保障，但是在下放到各個運營區域的時候，數據根本沒有辦法進行調試，數據的真實性和全面性得不到保障，工作人員自然也無法第一時間獲得相應的數據展開維修保養工作。

2.7 安全性能單一

牽引供電系統的安全管理體系，目前存在著功能單一展示平面化、缺少直觀式和可視化的特點。供電系統在工作的過程中一般會設置綜合監控系統，對自身的工作狀態進行監控，并且保證數據的通暢性，能夠實現數據的第一時間傳輸。同時，工作人員還要對工作狀態進行監控，根據調配設施，確保供電系統的工作效率，滿足牽引的需求，保證城市軌道交通按時按點到達指定位置。但是由于供電運維人員在工作過程中介入運維系統的開發，配置時間較為短暫，系統研發也不到位，導致整個牽引供電系統的可視化水平相對較差，安全管理體系的性能十分單一[4]。

2.8 信息化水平較差

為了保證供電系統的安全穩定運營，國內專家學者提出在供電設備內部設置電子編碼和定位裝置。這樣就能夠通過信息化技術構建數據平臺，打造一個信息化水平較高的管理系統，雖然我國目前某些經濟發達的城市已經開始了系統信息化建設的工作，例如：維護管理信息化體系、標準化自動化運轉體系等等。但是其他大部分的城市軌道交通信息化工作還沒有徹底地開展操作票系統，仍然以手工操作為主。這些都是極容易導致問題出現的誘發因素。

2.9 缺少故障預檢測手段

目前牽引供電系統的運行維護機制都是利用綜合監控系統進行實現，功能十分簡單，并不涉及內部故障排查功能以及功能故障預檢測系統的相關需求。也就是說設備在日常工作中只要不出現問題，綜合監控系統就無法進行干預，無法提前發現問題所在，這樣整個機械設備的使用壽命就無法得到保障，內部存在的安全隱患也無法提前解決[5]。

3 安全管理系統功能需求分析

為了提高牽引供電系統工作的效率，保障工作的穩定性，可以通過強化維護質量，降低工作人員的工作強度，建設完善的信息化體系等等。從多個角度出發，利用先進的科學技術使整個牽引供電系統的管理體系更加科學，并且更具有可行性。

3.1 安全生產作業功能

若是想保證整個供電系統運維作業的安全性，就要打下堅實的信息技術基礎，首先要在變壓所處設置5防功能，變壓所內部蘊含著大量的電氣設備，如果沒有設置5防功能，很有可能導致電氣問題的出現。其次要保證接觸網接地可視化，接觸網的接地可視化功能對于整個城市軌道交通的重要性不言而喻，他不僅僅能夠保障日常工作的穩定進行，對檢修工作也有著一定的幫助，因此要確保接觸網的接地工作，工作人員在工作時可以采用自動化的可視技術。

3.2 全面豐富采集數據

牽引供電系統的功能性較為復雜，而且其重要性自然也是不言而喻，必須要構建完善的信息采集功能體系，能夠完善各方面的數據采集工作，可以依托于傳感技術、信息傳輸技術和信息分析技術進行數據的收集，無論是供電系統的工作環境、溫度濕度還是電流電壓，都需要進行動態的實時監測[6]。傳感技術能夠對這些具體的信息進行獲取，然后將這些信息通過信息傳輸技術傳遞給數據中心，數據中心就能夠進行數據的跟蹤分析，避免異常數據出現而導致的安全問題。

3.3 全方位環境安全監測功能

傳統的變電所工作體系是由人工進行24小時動態值班趨勢對其工作環境的溫度濕度進行檢測。以此來規避電路隱患和火災險情，現階段必須要構建一個新型的智能化環境監測體系。利用智能技術對全方位的環境進行監測，這種新型的智能化監測體系不僅僅監測效率更高，能夠實現24小時的動態監測，不會漏掉任何一個細節，還能夠解放勞動力資源，不需要工作人員進行值守，實現了無人工作機制。同時還能夠與調度設施進行合作，對異常的環境進行遠程調整。

3.4 自動化輔助巡檢系統

自動化輔助巡檢系統是幫助城市軌道交通脫離人力資源束縛的一項重要功能，通過采用無人值守的方法進行定期巡檢，不再需要大量的運維人員值班檢查，而是采用實時監控攝像頭，對整個軌道交通的運行過程進行監督與管理，與電力監控系統、門禁監控系統等等多個系統實現聯動監控，共同完成整個牽引供電系統的巡檢工作。不但巡檢的周期可以縮短，還能夠自動檢查，提高檢查的效率，不會漏掉安全隱患[7]。

3.5 完善信息功能，構建三維可視化功能

安全管理系統必須要以智能化為前提進行發展，建立完善的設備履歷數據，無論是設備的供應商還是自身的特征參數，都需要進行詳細的記錄，這樣哪怕發現問題也能夠及時地采取正確的補救措施，不會因為信息不足而束手無策，同時還要借助新型的三維技術，對整個供電系統進行宏觀的位置展示，這樣才能夠在問題發生的第一時間確定故障的區域，從多個角度對設備進行觀察，選擇一個最佳維護檢修方案，將問題的影響降到最低[8]。

4 結語

綜上所述，對于城市軌道交通的發展來說，牽引供電系統的重要性不言而喻，因此必須要將安全運維技術應用到安全管理體系之中，提高管理體系的能力和管理效率，從根源上杜絕牽引供電系統出現問題的可能性，保障城市軌道交通發展的穩定。通過建立三維可視化系統，打造全方位安全環境監測體系以及自動化巡檢智能功能，從而推動牽引供電系統安全體系的智能化、自動化發展，同時也為我國交通運輸行業的穩定進步增添動力。

參考文獻：

[1] 李潔，解紹鋒，陳禎怡.城軌三相交流牽引供電系統中心變電所可靠性分析[J].電氣化鐵道，2021（05）：80-85.

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[3] 胡維鋒，夏波.城市軌道交通直流牽引供電系統再生制動能量利用對鋼軌電位的影響[J].城市軌道交通研究，2021（10）：176-181.

[4] 宗慶生.昆明軌道交通技術創新與建設管理的認識和展望[J].隧道與軌道交通，2021（03）：1-5，58.

[5] 何亮，吳浩，李思文，等.基于EMD（經驗模態分解）奇異值熵的城市軌道交通直流牽引供電系統短路故障辨識[J].城市軌道交通研究，2021 （09）：88-93.

[6] 胡維鋒，夏波.城市軌道交通直流牽引供電系統再生制動能量利用對鋼軌電位的影響[J].城市軌道交通研究，2021，24（10）：176-181.

[7] 林珊，王洪杰.突發災害下城市軌道交通牽引供電系統的適用性分析[J].城市軌道交通研究，2021，24（07）： 165-168.

[8] 裴艷霞.基于ICPT的軌道交通非接觸式牽引供電系統可靠性研究[D].蘭州交通大學，2021.